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          蓝晶石性能及其开发利用

一、工艺特性及主要用途
1、工艺特性
(1)热膨胀性:蓝晶石矿物在加热过程中转化为莫来石和SiO2的混合物,在这个转化过程中,矿物伴随着体积膨胀,并且形成良好的英来石针状网络,体积膨胀率16~18%。
(2)稳定性:蓝晶石矿物生产耐火材料稳定性比粘土质耐火材料高1.5倍。蓝晶石耐火砖比粘土砖的损耗低43%,比粘土砖寿命长150~200炉。
(3)耐火度高:一般粘土质耐火材料的耐火度为1670~1770℃,而蓝晶石的耐火材料通常大于1790℃,最高大于1850℃。
(4)不可逆性:蓝晶石矿物煅烧成莫来石,是一个不可逆的转化。在温度1810℃以下它是稳定的。因此莫来石耐火材料具有高温下体积稳定、膨胀率低、抗化学腐蚀性强、机械强度高和抗热冲击能力强的特点。
2、主要用途
蓝晶石矿物主要用作生产耐火材料、氧化铝、硅铝合金和金属纤维等。表4列出了蓝晶石矿物的主要用途。
              蓝晶石矿物的主要用途

用 途
特 点
应用领域
耐火材料
1.在高温下体积稳定,不收缩
2.比其他高铝耐火材料生成本低
3.性能好。比粘土砖损耗低压43%,耐火度高达1825°C以上
4.节约能源。热容比粘土砖高12%,用于马丁炉可缩短冶炼时间,能耗少
5.加入不定形耐火材料中作高温膨胀剂,使产品在高温下不收缩和剥落
冶金、建材、机械、化工、轻工、核工业告等部门
硅铝合金和金属纤维
1.比用合成法(用熔炼金属硅和电解铝)或用电热还原高岭土等方法成本低,经济效益高
2.可满足制造汽车、宇宙飞船和雷达部件的特殊技术要求
冶金、机械、宇航等工业部门
氧化铝(烧结法)

比用霞石或高岭土为原料时物料处理量少1/2~1/3
冶金
防铸件粘砂新型面料(涂料、膏剂和各种混合剂)
防粘砂性能比石英粉佳,接近锆石粉,而且价格低谦
冶金、机械等工业部门
莫来石

产品耐火度高,热膨胀低,抗化学腐蚀性强。机械强度高,抗热冲击能力强,使用寿命长
冶金、机械、化工等部门
高铝蓝晶石水泥
耐火度高达成1650°C

军工建筑、冶金等部门
高级陶瓷原料
制品耐高温、耐酸碱
轻工、化工等部门

二、产品质量标准
1、有用元素及主要伴生元素对原料的影响:
  蓝晶石原料化学成分直接影响着蓝晶石耐火度,膨胀率和各制品的性能。为保证耐火制品具有高温条件下的良好性能,对原料化学成分,尤其是铝、硅、铁、钛、碱金属等的含量均有比较严格的要求。该原料用于其它方面的要求并不象用于耐火材料和冶炼铝硅合金那样严格,如用于铸钢和铸铁中的防粘沙物原料,要求Fe2O3 3%、TiO2 4%对铁和钢的铸件都没有什么影响。如果TiO2呈金红石状态存在,其含量即使很多,对铸件也不会产生坏的影响。
2、国家标准
  我国蓝晶石矿物的利用,尚处于初级阶段,对原料化学成分的要求,还没有制定统一的国家标准。
3、部颁标准
  我国对蓝晶石矿物精矿化学成分的要求,是按原地质部和冶金部1981年“东海会议”制定的详查阶段对精矿产品的一般参考指标,见表5示。
            表5 蓝晶石矿物精矿化学成分要

成 分 Al2O3 SiO2 TiO2 Fe2O3 K2O+Na2O
含量,% ≥55~60 <42 <1.5 <1.5 <1

4、企业标准
近年来我国对蓝晶石矿作了一些工作,结合用户要求,制定企业标准,见表6示。
        表6 我国对不同的行业蓝晶石矿物原料的质量要求(%)
成分 Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 Na2O+K2O  
用途 耐火度,°C
高级耐火材料 >50   <1~2   <1~1.5 ≥1790

技术陶瓷原料
>55   <0.5~0.15   <0.5  
硅铝合金原料 >58 <37 <1.5      
耐火材料(宝刚) ≥60   ≤1.5   <2.0 ≥1825

三、综合利用工艺技术:
1、综合利用技术方法及工艺流程
  蓝晶石矿物的选矿,一般使用浮选、磁选、重选三种方法,也有采用电选方法,但常以重选浮选为主。磁选做为除杂手段。具体的选矿方法、药剂制度、选别流程要根据矿床特征、矿石组成、结构构造、围岩性质等情况而定。
  细粒嵌布的蓝晶石矿石,主要采用浮选方法。因为蓝晶石矿物与脉石矿物与脉石矿物的比重不大,一般不考虑重选。原则工艺流程见图1所示。
  粗粒嵌布蓝晶石矿石,包括粗粒级和细粒结核状矿石,合理的选矿工艺是重选或重浮联合。首先将矿石分成粗细两个粒级,粗粒级用重选摇床处理,细粒级浮选法回收。入选粒度:粗粒35~65目,细粒-65目。流程的最大特点是避免了粗粒蓝晶石的过粉碎,提高了回收率,同时也保证了精矿中大于65目的蓝晶石矿物粒度。原则工艺流程见图2所示。
  混合型蓝晶石矿石,包括粗粒嵌布和细粒嵌布的两种类型的矿石,可采用重浮联合流程(见图2)。也可采用分级浮选法,选矿流程为:脱泥后的物料分成+60目和-60目二个粒级,然后分别进行浮选,其优点是粗粒蓝晶石回收率高。
2、开发生产实例
  蓝晶石矿物的主要生产国有美国、原苏联、印度、南非、法国、加拿大、澳大利亚等国。我国对蓝晶石矿石的选矿研究始于70年代末,目前只有少数几个矿山建有选矿厂。下面介绍我国河北魏鲁蓝晶石矿开发生产情况。
(1)原矿性质
  该矿区蓝晶石赋存于石榴黑云斜长片麻岩中。根据矿石的基本性质及矿物成分,矿石可分为三个基本自然类型:①含石榴蓝晶黑云斜长片麻岩;②含石墨蓝晶黑云斜长片订岩;③含石榴蓝晶黑云变质岩。其中含石榴蓝晶黑云斜长片麻岩为本区主要的矿石自然类型。矿石的矿物组成见表7。原矿的化学成分见表8。
              表7 魏鲁蓝晶石原矿的矿物组成
主 要 矿 物
脉石矿物
次要矿物
矿物名称
含 量
蓝晶石
9.37%
石英
磷灰石、电气石
石榴石
10~15%
黑云母
锆石、磁铁矿
独居石
990.8g/m3
斜长石
硅灰石
石 墨
2%
钾长石
金红石
            
          
            表8 魏鲁蓝晶石矿原矿化学成份(%)

化学成份
SiO2
Al2O3
Fe2O3
FeO
TiO2
CaO
MgO
K2O
Na2O
含量
54.34
25.51
1.62
5.11
1.09
0.49
1.87
4.25
O.88

(2)工艺流程
  魏鲁蓝晶石选厂采用磁选一浮选流程。选矿工艺流程见图4。原矿磨至-0.2mm,脱泥后进行磁选作业,磁选精矿进入重选(摇床)作业,获得铁铝榴石精矿;磁选尾矿作为浮选蓝晶石原料。浮选是在常温下用石油磺酸钠作捕收剂,硫酸作pH值调剂(pH=2—3)。经一粗一精选别作业,再经脱泥后得到蓝晶石精矿。
(3)产品规格
  魏鲁蓝晶石矿除生产蓝晶石浮选精矿外,还生产颗粒较大、品位较高的手选蓝晶石精矿。
               魏鲁蓝晶石矿产品规格
产品
化 学 成 份 %
耐火度(°C)
SiO2
Al2O3
TiO2
Fe2O3
CaO
MgO
Na2O
K2O
浮选
精矿
36.72
57.72
0.21
1.44
0.23
0.16
0.11
0.28
1790
手选
精矿
39.87
55.90
0.53
0.73
0.15
0.27
0.25
0.46
1825

(4)技术经济指标
魏鲁蓝晶石矿技术经济指标(1989年)见表10。
            表10 魏鲁蓝晶石选矿技术经济指标
项 目
单 位
指 标
原矿处理量
精矿产量
矿石粒度:
原矿粒度
入磨粒度
入选粒度
矿石品位:
原矿
精矿
尾矿
选矿比
选矿回收率
药剂耗量:
石油磺酸钠
硫酸
Kt/a
t/a

mm
mm
-200目含量,%

%
%
%

%

g/t
g/t
30
3000

300
20
50

Al2O3≥10
Al2O3≥56
Al2O3≤2
≥10
≥70

1500
1000

四、开发利用现状及发展趋势
1、开发利用现状、存在问题及解决对策
  随着工业利用范围的扩大,蓝晶石精矿需求量将会不断增长,其增长率一般每年为5~7%,在钢铁工业方面增长率每年为10%。预计明年我国冶金工业需用蓝晶石量可达4~6万吨;电器、无线电、化学瓷、高强瓷等行业需用蓝晶石量可达1.4万吨;若加强出口能力,约为3万吨。
  蓝晶石开发利用存在产品与市场需求不对路的局面,高质量蓝晶石产品供不应求,低质量蓝晶石产品已趋饱和,造成市场缺口较大。
  应加强选矿技术研究,开发出经济上合理的高质量蓝晶石产品生产技术,改变目前供求矛盾。
发展趋势:
  2. 发展趋势:
  (1)蓝晶石精矿在钢铁工业、制备地板和墙体耐火砖等方面的用量将有较大增长;在玻璃和陶瓷工业方面的用量将处于稳定状态。
  (2)对蓝晶石精矿的要求主要是向高纯度方向发展,其制品向多种和高质量方面发展。
  (3)重选及反浮选工艺用于超纯度蓝晶石精矿的生产是有发展前途的,应加强应用技术研究及生产转化。


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